VERIFICAÇÃO DO FIRE DYNAMICS SIMULATOR PARA ESTUDOS DE DISPERSÃO DE PARTÍCULAS

Abstract

A intensificação das regulações ambientais e o debate sobre mudanças climáticas impulsionam a busca por ferramentas precisas para a avaliação da dispersão de poluentes, especialmente materiais particulados (MP2,5 e MP10), e, diante da complexidade desses fenômenos e da dificuldade de reprodução experimental, a Fluidodinâmica Computacional surge como alternativa relevante. Este estudo teve como objetivo verificar a aplicabilidade do Fire Dynamics Simulator (FDS) para estudos de dispersão de partículas sólidas no ar, avaliando a capacidade do solver em prever o coeficiente de arraste e a velocidade terminal de partículas esféricas, cilíndricas e discoidais, modeladas por equivalência de área projetada a partir de tamanhos aerodinâmicos de 5 μm e 50 μm. A comparação entre os resultados numéricos e as soluções analíticas indicou boa concordância na previsão do coeficiente de arraste, com erros relativos inferiores a 5%, embora com maior dispersão no regime de Stokes, sobretudo para partículas menores, evidenciando maior sensibilidade numérica em escoamentos dominados por forças viscosas, enquanto no regime de transição observou-se maior robustez do modelo. Na determinação da velocidade terminal, o FDS apresentou excelente desempenho para partículas esféricas e cilíndricas, com erros da ordem de 1%; entretanto, para partículas discoidais, observou-se uma discrepância sistemática elevada, da ordem de 70%, caracterizada por forte linearidade e baixos desvios-padrão, afastando a hipótese de erro numérico e indicando uma limitação associada à metodologia de equivalência geométrica simples adotada, uma vez que a solução analítica, obtida por meio da equação clássica de velocidade terminal formulada para partículas esféricas, superestimou a velocidade terminal. Conclui-se que o FDS é uma ferramenta robusta para partículas esféricas e cilíndricas, porém sua aplicação a partículas não esféricas exige cautela e a adoção de correções geométricas adequadas.